KR20030020306A - 풍력 장치의 회전자 블레이드의 각도를 결정하는 방법 - Google Patents

Abstract

피치 규정된 풍력 장치에서 회전자 블레이드의 각도는 동시에(표준 구조) 혹은 서로 독립적으로 조정될 수 있다. 서로 독립적으로 조정하는 구성은 독일 특허 출원 DE 197 31918에 기재되어 있다. 이 디자인은 온라인 개별 블레이드 조정이라고 지칭된다. 표준 구조와 또한 온라인 개별 블레이드 조정과 관련된 조정에서도 예컨대 패더링 위치나 최대 블레이드 각도와 같은 초기 블레이드 각도가 충분한 정확도로 설정될 수 있다는 것은 중요하다.

본 발명의 목적은 이상 논의한 단점을 회피함으로써 적정 블레이드 각도를 보다 신속하게 확인하고, 결과가 종래 기술에 비해 더욱 정확하며, 지표로부터의 측정도 가능하게 되고, 전체 측정 장비는 용이하게 분리되게 되어 측정 장비의 간편한 운반도 가능하다.

풍력 장치의 회전자 블레이드의 각도를 정밀하게 결정하는 방법으로서, 상기 회전자 블레이드와 상기 풍력 장치의 지시탑 사이의 간격은 확인되고, 확인된 데이터는 컴퓨터 내에서 처리되며, 회전자 블레이드와 간격 측정 소자 사이의 각도(α)는 저장된 데이터로부터 결정된다.

Description

풍력 장치의 회전자 블레이드의 각도를 결정하는 방법{METHOD OF DETERMINING THE ANGLE OF A ROTOR BLADE OF A WIND POWER INSTALLATION}

동작의 동기 모드와 관련하여, 모든 블레이드가 확실히 동일한 각도가 되도록 조절되는 것이 필요한데, 이는 다시 설명하면 다른 회전자 블레이드에 대한 회전자 블레이드의 상대각이 영이 되도록 하는 것이다.

회전자 블레이드 각도의 불량 조정은 결함있는 동작(잘못된 회전 속도-출력 특성)이나 불균형 현상(과 이로 인한 지시탑의 요동 및 진동)을 야기한다. 이는 또한 상기 장치의 구성 요소에 과부하를 준다. 이와 같은 불량 조정은 예컨대 이동된 영도 표시나 이동된 블레이드 접속 볼트와 같은 제조 허용 한도(혹은 제조 오차)로부터 발생될 수 있다.

만약 풍력 장치가 작동된 후에 결함있는 블레이드 각도 설정이 의심된다면, 지금까지의 동작은 블레이드 지그 템플레이트(blade jig template)로 수행되었던 것이다. 블레이드 지그 템플레이트는 회전자 블레이드 상의 정의된 위치만큼 블레이드 팁(tip) 상으로 떠밀린다. 수평 위치의 블레이드와 함께 지금 템플레이트 상의 센서는 지구의 표면에 대한 블레이드 면의 각도(연추각)를 측정한다. 회전자를 180°더 회전시키고 새로 측정하면, 존재할 수 있는 지시탑 또는 임의의 회전자 각도의 기울어진 배치는 평균화되고 이 과정은 개별 회전자 블레이드의 절대각을 준다.

비록 근래 센서 시스템은 무선 데이터 전송을 허용하지만, 이 방법은 매우 복잡하고 고가이므로, 이는 특히 대형 회전자 블레이드와 이에 필요한 대형 지그 템플레이트에 적용된다.

피치 규정된 풍력 장치에서 회전자 블레이드의 각도는 동시에(표준 구조) 혹은 상호 독립적으로 조정될 수 있다. 상호 독립적으로 조정하기 위한 구조는 독일 특허 출원 DE 197 31918에 기재되어 있다. 상기 디자인은 온라인 개별 블레이드 조정으로 지칭된다. 표준 구조에서 뿐만 아니라 온라인 개별 블레이드 조정을 포함한 배열에서도, 예컨대 페더링 위치(feathered position) 또는 최대 블레이드 각도와 같은 초기 블레이드 각도는 충분한 정밀도로 설정될 수 있다.

이하, 본 발명은 도면에 도시된 실시예들에 의해 상세히 기술된다.

도1은 복수의 회전자 블레이드를 유지하는 회전자와 지시탑을 구비한 풍력 장치를 도시한 도면.

도2는 도1의 선 A-A를 따라 얻어진 풍력 장치의 단면도.

도3 및 도4는 회전자 블레이드를 스캔하기 위한 측정 다이어그램.

본 발명의 목적은 이상 논의한 단점들을 회피함으로써 정확한 블레이드 각도를 더욱 신속히 확인하는 것이 가능하고, 결과가 종래 기술에 비해 더욱 정확하며, 또한 지표로부터의 측정도 가능하고, 전체 측정 장비가 용이하게 분리되어 측정 장비의 용이한 운반이 가능한 것에 있다.

상기 목적은 청구항 1의 특징을 가진 방법에 의해 달성된다. 유리한 발전은 첨부한 청구의 범위에 의해 기술된다.

풍력 장치(2)(예컨대 비전동 장치)의 지시탑(1)에 탑재된 것은 간격 측정 소자로서의 레이저 간격 센서(3)이다. 장치가 작동할 때, 즉 회전자 블레이드가 지시탑을 움직이며 지나갈 때, 간격 센서(도2)는 센서와 블레이드 사이의 간격(5)을 연속적으로 측정한다. 블레이드가 지시탑을 움직이며 지나가는 동안, 블레이드의 표면은 레이저에 의해 복수회(예컨대 40회) 스캔되고 각각의 상이한 간격이 측정된다(도시된 바와 같이, 블레이드는 그 횡단면에서 균일한 두께를 가지고 있지 않고, 회전자 블레이드의 후속 단부에 비해 선두 단부에서 현저하게 두껍다).

상기의 경우 측정된 데이터(센서와 회전자 블레이드의 해당 스캔된 표면 사이의 간격 값)는 컴퓨터에 저장되고 처리된다. 회전자 블레이드의 블레이드 각도는 이제 회귀 직선과 같은 수학적 함수를 이용해 컴퓨터에서 확인될 수 있다. 이 경우 블레이드와 간격 센서 사이의 각도는 극히 정확하게 결정된다.

도3은 블레이드를 스캔할 때의 측정 값 표시를 도시하는데, 여기서 도시된 예는 약 1 mm의 해상도를 가진 근사적으로 40개의 측정 점을 보여준다. 곡선의 형태는 낮은 블레이드 단면을 보여준다. 블레이드와 레이저 (간격 센서) 사이의 간격은 Y축에 의해 표시된다.

레이저와 블레이드 사이의 각도의 계산은 도4의 표시로부터 알 수 있다. 이 경우 블레이드 각도를 측정하기 위해 블레이드의 배면부(약 30% 내지 95%)는 직선으로서의 제1 근사로 보여진다. 이 영역은 측정점 n = 30°과 n = 95°사이에서 최적으로 적응될 것이다. 회귀 직선의 경사(α)는 다음 형식에 따라 계산된다.

레이저와 블레이드 사이의 각도(도 단위)는 이제 α(°) = arctan(α)로 결정된다.

본 발명에 따른 방법의 측정 정확도를 향상시키기 위해 복수의 블레이드 통과가 측정되고 데이터가 평균화된다. 개별 블레이드의 측정 결과는 이제 서로 비교된다. 보상은 상대각에 기초해 수행되는데, 즉 블레이드는 상대각이 영이되도록 동일한 각도로 설정된다.

'진정' 블레이드 각도, 즉 블레이드와 블레이드 허브 사이의 각도를 결정할 수 있기 위해서는, 레이저 빔과 허브 사이의 각도가 알려져 있거나 반드시 비교되어야 한다. 진정 블레이드 각도는 '블레이드에서 레이저 빔까지의' 각도와 '허브에서 레이저 빔까지의' 각도로부터 결정될 수 있다. 레이저 센서는 또한 임의의 다른 위치에 배치될 수 있다. 적합한 센서라면, 측정은 예컨대 지표로부터도 수행될 수 있다.

Claims (10)

1. 풍력 장치의 회전자 블레이드의 각도를 정밀하게 결정하는 방법으로서, 상기 회전자 블레이드와 상기 풍력 장치의 지시탑 사이의 간격은 확인되고, 상기 확인된 데이터는 컴퓨터 내에서 처리되며, 상기 회전자 블레이드와 간격 측정 소자 사이의 각도(α)는 저장된 값으로부터 결정되는, 회전자 블레이드의 각도 결정 방법.
2. 제1항에 있어서, 모든 회전자 블레이드의 블레이드 각도는 확인되고, 측정은 바람직하게는 복수의 블레이드 통과에서 수행되는 것을 특징으로 하는 회전자 블레이드의 각도 결정 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 간격 측정 소자는 레이저 간격 센서에 의해 형성되고, 이에 의해, 회전자 브레이드가 상기 지시탑을 통과할 때, 상기 블레이드의 표면 또는 복수의 표면 점과 상기 센서 사이의 간격은 측정되는 것을 특징으로 하는 회전자 블레이드의 각도 결정 방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 진정 회전자 블레이드를 결정하기 위해, 레이저 빔과 허브 사이의 각도가 확인되는 것을 특징으로 하는 회전자 블레이드의 각도 결정 방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 진정 회전자 블레이드를 결정하기 위해, '회전자 블레이드에서 상기 레이저 빔까지의' 각도와 '상기 허브에서 상기 레이저 빔까지의' 각도가 확인되는 것을 특징으로 하는 회전자 블레이드의 각도 결정 방법.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 간격 센서와 상기 회전자 블레이드 사이의 간격은 상기 회전자 블레이드 단면에 관해 따르는 표면 선을 따르는 상기 회전자 블레이드 상의 복수의 위치에서 측정되는 것을 특징으로 하는 회전자 블레이드의 각도 결정 방법.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 간격 측정 소자는 상기 풍력 장치의 지시탑에 탑재되지 않고 상기 지표나 또 하나의 소정의 위치에 탑재되는 것을 특징으로 하는 회전자 블레이드의 각도 결정 방법.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에서 청구된 방법으로 측정되는 데이터를 사용하여 풍력 장치의 회전자 블레이드의 블레이드 각도를 조정하거나 블레이드 조정 방법으로서, 개별 블레이드의 측정 결과는 서로 비교되고, 서로에 대한 모든 회전자 블레이드의 상대각이 영과 동일하도록 서로에 대한 상기 개별 블레이드의 정합은 측정된 각도에 기초하여 수행되는, 블레이드 조정 방법.
9. 풍력 장치의 회전자 블레이드의 (상대 및/또는 진정) 블레이드 각도를 확인하도록, 회전자 블레이드 및/또는 회전자 블레이드의 표면과 바람직하게는 풍력 장치의 지시탑인 소정의 위치 사이의 간격을 결정하는 간격 측정 소자의 사용 방법.
10. 제9항에 있어서, 상기 간격 측정 소자는 레이저 빔이 상기 회전자 블레이드가 레이저 간격 센서를 이동하며 통과하면 상기 센서와 상기 회전자 블레이드 사이의 간격을 확인하는 레이저 간격 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 간격 측정 소자의 사용 방법.